塑膠齒塑膠齒輪輪模具設計

一、型腔設計

          塑料齒塑膠齒輪輪模具的型腔設計一向被視為模具工業的一個技術難題。究其原因主要有兩點：一是塑料收縮率難以精確化：在塑料齒輪模塑法加工過程中，塑料由顆粒狀固體原料經高溫轉變為熔融的塑料液體，再經冷卻后成型固態塑料齒輪產品。這一過程中塑料的收縮率是一個范圍值，難以精確的確定塑料的收縮率數值；二是模具型腔的非線性收縮計算：對于漸開線小模數塑料齒輪模具而言，模具型腔實際上是一個假想的齒輪。這個假想齒輪既不同于變位齒輪又不同于內齒輪。這個假想齒輪在收縮后就變成了我們想要的塑料齒輪。該假想齒輪在其漸開線齒形上的收縮不同于一般塑料件的各向等比例收縮。在齒輪平面上，x與y方向的收縮量不等，即為非線性收縮，如圖6所示。正是這種非線性收縮導致漸開線塑料齒輪模具型腔的設計難度大大增加。 

面對這一技術難題，采用一般塑料件的各向等比例收縮方法設計模具型腔是難以收到良好的效果的。根據我公司多年的實踐檢驗，在精確估算塑料收縮率的基礎上，我們推薦采用變模數法進行齒輪模具型腔的理論設計，然后通過齒形修正來保證模具型腔的精確合理。變模數法認為：齒輪在各加工過程中，基圓直徑、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑都一樣，都是按照一定比例增大或減小的，與簡單的套筒類零件的徑向尺寸變化規律一致。對齒輪分度圓而言，由公式d=mz 可知，它只與模數m和齒數z有關。對于一個具體的齒輪，由于它的齒數是一定的，因此在加工過程中，分度圓直徑的變化可以認為是模數 在變化。這一規律說明：塑料齒輪模具型腔所包容的空間是一個齒數與壓力角不變，模數為 的假想齒輪，它的溝槽為型腔的齒形。對這個假想齒輪的模數可以采用等比例方法的方法進行計算，其公式為：m'=(1+ η%)m。式中，m' 為模具型腔齒形的模數； m為設計齒輪的理論模數；η%為塑料的收縮率。用模數 m' 代入相應的齒輪計算公式得到的齒輪便是模具型腔的假想齒輪。實踐證明，采用變模數法設計的齒輪模具型腔能夠較好的解決漸開線齒形的非線性收縮難題，如圖7所示的模具型腔產品圖。

排氣是塑料模具設計必須要考慮的一個問題。對塑料齒輪模具而言，齒面排氣設計是不能忽視的一點。由于齒輪模具大部分平面均為磨床加工，面與面之間貼合較好，進膠時容易在最末填充處出現填充不足現象，需要在齒面開排氣槽以消除困氣，一般齒面排氣槽開設  。

4 模具結構

鑒于塑料齒輪注塑多采用點澆口形式，故而其模具結構多采用三板式結構，如圖11所示為齒輪模具的設計圖和圖12所示齒輪模具的實物圖。齒輪模具的工作原理如下：

當注塑動作完成后，動模部分在注塑機帶動下，開始分型：

第Ⅰ次分型：由于彈簧1作用，剝料板與A板開始分型，在水口鉤針作用下，主流道被固定在剝料板上，進膠點拉斷與產品分離；

第Ⅱ次分型：模具開模95mm后，在拉桿組的作用下，剝料板與面板開始分離，將主流道從澆口套脫離出來；

第Ⅲ次分型：模具繼續開模，在拉桿組的作用下，A板與B板開始分型，開模至90mm后，頂針板開始運動，頂出產品，在頂出過程中需通過頂針板導柱加強頂出平衡。在彈簧2的作用下頂針板復位。一整套模具開模頂出動作完成。